Упр.153 Повторение ГДЗ Колмогоров 10-11 класс (Алгебра)
- Решите уравнения: а) $$\sin^3(x)-\cos^3(x)=1+\frac{\sin(2x)}{2}$$; б) $$\cos\left(\frac{\pi}{4}+x\right)+\cos\left(\frac{\pi}{4}-x\right)=1$$; в) $$\cos^4(x)-\sin^4(x)=\frac{\sqrt{3}}{2}$$; г) $$\sin\left(\frac{\pi}{6}+x\right)-\sin\left(\frac{\pi}{6}-x\right)=1$$.
а) $$\sin^3 x-\cos^3 x=1+\frac{\sin 2x}{2}.$$
Используем формулу разности кубов:
$$\sin^3 x-\cos^3 x=(\sin x-\cos x)(\sin^2 x+\sin x\cos x+\cos^2 x)=(\sin x-\cos x)(1+\sin x\cos x).$$
Тогда
$$(\sin x-\cos x)(1+\sin x\cos x)=1+\frac{\sin 2x}{2}=1+\sin x\cos x.$$
Перенесём всё в одну сторону и разложим на множители:
$$(\sin x-\cos x-1)(1+\sin x\cos x)=0.$$
Отсюда:
$$1+\sin x\cos x=0 \quad \text{или} \quad \sin x-\cos x-1=0.$$
Первое уравнение даёт
$$\sin x\cos x=-1,$$
что невозможно, так как $$\sin x\cos x\in\left[-\frac12,\frac12\right].$$
Решаем второе:
$$\sin x-\cos x=1.$$
Преобразуем:
$$\sqrt2\left(\frac{\sqrt2}{2}\sin x-\frac{\sqrt2}{2}\cos x\right)=1,$$
$$\sin\left(x-\frac{\pi}{4}\right)=\frac{\sqrt2}{2}.$$
Тогда
$$x-\frac{\pi}{4}=\frac{\pi}{4}+2\pi n \quad \text{или} \quad x-\frac{\pi}{4}=\frac{3\pi}{4}+2\pi n,$$
$$x=\frac{\pi}{2}+2\pi n \quad \text{или} \quad x=\pi+2\pi n,\quad n\in\mathbb Z.$$
б) $$\cos\left(\frac{\pi}{4}+x\right)+\cos\left(\frac{\pi}{4}-x\right)=1.$$
По формуле суммы косинусов:
$$2\cos\frac{\pi}{4}\cos x=1.$$
Так как $$\cos\frac{\pi}{4}=\frac{\sqrt2}{2},$$ получаем
$$2\cdot\frac{\sqrt2}{2}\cos x=1,$$
$$\cos x=\frac{\sqrt2}{2}.$$
Следовательно,
$$x=\pm\frac{\pi}{4}+2\pi n,\quad n\in\mathbb Z.$$
в) $$\cos^4 x-\sin^4 x=\frac{\sqrt3}{2}.$$
Разложим разность квадратов:
$$\cos^4 x-\sin^4 x=(\cos^2 x-\sin^2 x)(\cos^2 x+\sin^2 x)=\cos^2 x-\sin^2 x=\cos 2x.$$
Тогда
$$\cos 2x=\frac{\sqrt3}{2}.$$
Отсюда
$$2x=\pm\frac{\pi}{6}+2\pi n,$$
$$x=\pm\frac{\pi}{12}+\pi n,\quad n\in\mathbb Z.$$
г) $$\sin\left(\frac{\pi}{6}+x\right)-\sin\left(\frac{\pi}{6}-x\right)=1.$$
Используем формулу разности синусов:
$$2\cos\frac{\pi}{6}\sin x=1.$$
Так как $$\cos\frac{\pi}{6}=\frac{\sqrt3}{2},$$ имеем
$$2\cdot\frac{\sqrt3}{2}\sin x=1,$$
$$\sin x=\frac{1}{\sqrt3}.$$
Следовательно,
$$x=(-1)^n\arcsin\frac{1}{\sqrt3}+\pi n,\quad n\in\mathbb Z.$$
Ответ
а) $$x=\frac{\pi}{2}+2\pi n,\ \pi+2\pi n,\ n\in\mathbb Z.$$
б) $$x=\pm\frac{\pi}{4}+2\pi n,\ n\in\mathbb Z.$$
в) $$x=\pm\frac{\pi}{12}+\pi n,\ n\in\mathbb Z.$$
г) $$x=(-1)^n\arcsin\frac{1}{\sqrt3}+\pi n,\ n\in\mathbb Z.$$









